“一核”即整个古城，涵盖古城内院落、寺庙偏厅以及城墙、护城河带状公园内建筑等，规划集中打造博物馆历史文化群落，包括民俗文化类、非遗类等，使古城作为展示大同传统历史文化与民俗风情的区。“三轴”即北魏历史展示轴，以云冈石窟博物馆、古城、明堂遗址博物馆、北朝艺术博物馆为承载点，形成北魏历史博物馆展示轴；工业历程展示轴，以煤炭博物馆、机车博物馆、新能源革命展览馆为承载点构建大同工业历程博物馆展示轴；艺术文化展示轴，以大同古建筑博物馆等艺术文化类博物馆为主，打造艺术文化博物馆展示轴。
博物馆布展有五大主题：挑战你的感官、探索太空、***与健康、世界是怎么运行的、触摸未来。五大主题下又分27个小主题区域，如：MOSI夏季游戏、球幕剧场、儿童科学中心、天空绳索步道、想象力公园、3D打印、蝴蝶园、飓风模拟等。坦帕科学工业博物馆也是STEAM教育理念的践行者，开展丰富多彩的科技教育活动，致力于使不同年龄和背景的公众都能享受科学，从而改变人们的生活。
十字型玻璃栈道悬浮观展，身临夏都王朝“赫赫夏都”展示区分为四个小节，分别是“征伐方国——卜事兆吉，兵戎相见”、“大捷回朝——国威大振，民心归顺”、“四方来朝——九州共聚，威仪天下”、“筵席礼宾——轻歌曼舞，觥筹交错”。观众站在玻璃栈道上，犹如悬浮在展区***，“居高临下”沉浸式感受夏朝时期二里头的环境地貌、百姓的劳作和生活，以及夏王所要处理的“国之大事”。
